Može li se dogoditi da cjepivo protiv koronavirusa koje je sigurno i učinkovito u početnim ispitivanjima propade u slučaju da virus evoluira kako bi se izvukao iz problema?
Prvi lijek protiv HIV-a vratio je umiruće pacijente s ruba. No, dok su se uzbuđeni liječnici utrkivali da pacijentima daju čudotvorni lijek, čudo se istopilo. Kod svakog pacijenta lijek je djelovao samo neko vrijeme. Ispostavilo se da je lijek bio vrlo dobar u ubijanju virusa, ali je virus bio još bolji u razvijanju rezistencije na lijek. Spontana mutacija u genetskom materijalu virusa onemogućila je funkcioniranje lijeka, tako da su se mutirani virusi mogli nekontrolirano replicirati unatoč lijeku, a pacijenti su ponovno obolijevali, porenosi Science Alert.
Trebalo je proći još jedno desetljeće prije nego što su znanstvenici pronašli terapije koje su otporne na evoluciju virusa. Može li se ista stvar dogoditi s cjepivom protiv Covida-19? Može li cjepivo koje je sigurno i učinkovito u početnim ispitivanjima propasti u slučaju da virus evoluira kako bi se izvukao iz problema?
“Kao evolucijski mikrobiolozi koji su proučavali viruse iz peradi koji je razvio otpornost na dva različita cjepiva, znamo da je takav ishod moguć”, pišu Andrew Read, profesor biologije i entomologije sa Sveučilišta Evan Pugh, i David Kennedy, docent biologije na Sveučilištu Penn State. “Također mislimo da znamo što je potrebno da se to zaustavi. Cjepiva protiv Covid-19 mogla bi propasti – ali ako imaju određena svojstva, neće”, dodaju.
Povijest otpornosti na cjepivo
Čovječanstvo je uglavnom imalo sreće. Većina cjepiva za ljude nije bila upropaštena evolucijom mikroba. Primjerice, virus malih boginja (ospice) iskorijenjen je jer nikada nije pronašao način da se razvije i pobijedi cjepivo protiv malih boginja, a nikada nije ni nastao soj virusa ospica koji bi mogao pobijediti imunitet ostvaren cjepivom protiv ospica.
Ali postoji jedna iznimka. Bakterija koja uzrokuje upalu pluća uspjela je razviti otpor protiv cjepiva. Razvoj i zamjena tog cjepiva drugim bio je skup i dugotrajan proces, a sedam godina je prošlo između početne pojave rezistentnih sojeva i licence novog cjepiva.
Još nije bilo drugih neuspjeha u slučaju ljudskih cjepiva, ali postoje nagovještaji da virusi, bakterije i paraziti mogu evoluirati ili evoluiraju kao odgovor na cijepljenje. “Mutanti u bijegu” koji mogu izbjeći imunitet izazvan cjepivom redovito se mogu vidjeti kod mikroba koji uzrokuju hepatitis B i hripavac.
Za takve ljudske bolesti kao što su malarija, tripanosomijaza, gripa i AIDS, cjepiva je bilo teško ili nemoguće razviti jer mikrobi koji uzrokuju te bolesti toliko brzo evoluiraju. U poljoprivrednim uvjetima, cjepiva za životinje često su postala neučinkovita zbog evolucije virusa.
Kako bi to izgledalo?
Ako virus SARS-CoV-2 evoluira kao odgovor na cjepivo protiv Covida, postoji nekoliko smjerova prema kojima bi se to moglo odvijati. Najočitiji je onaj kao u slučaju s virusom gripe. Imunitet djeluje kada se antitijela ili imune stanice vežu za molekule na površini virusa. Ako se mutacije u tim molekulama na površini virusa promijene, antitijela ih se ne mogu tako čvrsto uhvatiti i virus može pobjeći. Ovaj postupak objašnjava zašto cjepivo protiv sezonske gripe treba ažurirati svake godine. Ako se dogodi nešto tako, cjepivo protiv Covida trebat će često ažurirati.
Ali evolucija bi mogla krenuti u drugim smjerovima. Na primjer, bilo bi bolje za ljudsko zdravlje ako virus razvije nevidljivi (“stealth”) način rada, možda polaganim razmnožavanjem ili skrivanjem u organima u kojima je imunitet manje aktivan. Mnogi patogeni koji uzrokuju jedva primjetne kronične infekcije krenuli su tom taktikom, tako da izbjegavaju otkrivanje jer ne uzrokuju akutnu bolest.
Opasniji put bio bi kada bi virus evoluirao na način da se replicira brže od imuniteta generiranog cjepivom. Druga bi strategija bila da virus cilja imunološki sustav i priguši imunitet izazvan cjepivom.
Mnogi mikrobi mogu preživjeti u ljudskom tijelu zbog svoje izvrsne sposobnosti da ometaju naš imunološki sustav. Ako SARS-CoV-2 posjeduje načine da čak i djelomično onemogućiti ljudski imunitet, Covid cjepivo bi moglo favorizirati mutante koji to čine još bolje.
Cjepiva otporna na evoluciju
Prije nego što se pojavio Covid, Andrew Read i David Kennedy su uspoređivali cjepiva koja nastavljaju funkcionirati s cjepivima koja su narušena razvojem patogena. Ispostavilo se da istinski otporna cjepiva na evoluciju imaju tri značajke. Prvo, ona su vrlo učinkovita u suzbijanju replikacije virusa, što zaustavlja daljnji prijenos. Bez replikacije, nema prijenosa i nema evolucije.
Drugo, cjepiva otporna na evoluciju izazivaju imunološki odgovor koji istovremeno napada nekoliko različitih dijelova mikroba. Lako je jednom dijelu virusa mutirati i pobjeći. Ali ako se odjednom napadnu mnoga mjesta, bijeg od imuniteta zahtijeva istodobno pojavljivanje mnogih zasebnih mutacija, što je gotovo nemoguće.
To je već dokazano u laboratoriju za SARS-CoV-2. Tamo je virus brzo razvio rezistenciju na antitijela koja ciljaju jedno mjesto, ali se borio da razvije rezistenciju na koktel antitijela koja ciljaju više različitih mjesta.
Treće, cjepiva otporna na evoluciju štite od svih sojeva koji cirkuliraju, tako da nijedan drugi ne može popuniti vakuum kad se uklone konkurenti.
Hoće li cjepivo biti otporno na evoluciju?
Prerano je još da bismo znali koliko od 200 cjepiva u različitim fazama razvoja ima značajke koje ih čine otpornima na evoluciju virusa. Srećom, ne trebamo čekati dok licencirano cjepivo to ne uspije otkriti. Malo dodatnog napora tijekom ispitivanja cjepiva može uvelike pomoći utvrditi hoće li cjepivo biti otporno na evoluciju.
Uzimanjem brisa ljudi koji su primili eksperimentalno cjepivo, znanstvenici mogu utvrditi do koje mjere se potiskuje razina virusa. Analizirajući genom bilo kojeg virusa kod cijepljenih ljudi, moglo bi biti moguće vidjeti evolucijski bijeg na djelu. Uzimanjem krvi cijepljenih, u laboratoriju možemo utvrditi koliko mjesta na virusu napada imunitet izazvan cjepivom.
Andrew Read i David Kennedy vjeruju da je važno razvijati ona cjepiva koja će nastaviti funkcionirati, a vjerojatno će biti dosta takvih. Cjepiva koja pružaju samo privremeno olakšanje, ljude čine ranjivima a zahtijevaju dosta vremena i novca za zamjenu. Ona također mogu negirati druga cjepiva ako se razviju virusi otporni na nekoliko cjepiva odjednom.
Prvi lijek protiv HIV-a vratio je umiruće pacijente s ruba. No, dok su se uzbuđeni liječnici utrkivali da pacijentima daju čudotvorni lijek, čudo se istopilo. Kod svakog pacijenta lijek je djelovao samo neko vrijeme. Ispostavilo se da je lijek bio vrlo dobar u ubijanju virusa, ali je virus bio još bolji u razvijanju rezistencije na lijek. Spontana mutacija u genetskom materijalu virusa onemogućila je funkcioniranje lijeka, tako da su se mutirani virusi mogli nekontrolirano replicirati unatoč lijeku, a pacijenti su ponovno obolijevali, porenosi Science Alert.
Trebalo je proći još jedno desetljeće prije nego što su znanstvenici pronašli terapije koje su otporne na evoluciju virusa. Može li se ista stvar dogoditi s cjepivom protiv Covida-19? Može li cjepivo koje je sigurno i učinkovito u početnim ispitivanjima propasti u slučaju da virus evoluira kako bi se izvukao iz problema?
“Kao evolucijski mikrobiolozi koji su proučavali viruse iz peradi koji je razvio otpornost na dva različita cjepiva, znamo da je takav ishod moguć”, pišu Andrew Read, profesor biologije i entomologije sa Sveučilišta Evan Pugh, i David Kennedy, docent biologije na Sveučilištu Penn State. “Također mislimo da znamo što je potrebno da se to zaustavi. Cjepiva protiv Covid-19 mogla bi propasti – ali ako imaju određena svojstva, neće”, dodaju.
Povijest otpornosti na cjepivo
Čovječanstvo je uglavnom imalo sreće. Većina cjepiva za ljude nije bila upropaštena evolucijom mikroba. Primjerice, virus malih boginja (ospice) iskorijenjen je jer nikada nije pronašao način da se razvije i pobijedi cjepivo protiv malih boginja, a nikada nije ni nastao soj virusa ospica koji bi mogao pobijediti imunitet ostvaren cjepivom protiv ospica.
Ali postoji jedna iznimka. Bakterija koja uzrokuje upalu pluća uspjela je razviti otpor protiv cjepiva. Razvoj i zamjena tog cjepiva drugim bio je skup i dugotrajan proces, a sedam godina je prošlo između početne pojave rezistentnih sojeva i licence novog cjepiva.
Još nije bilo drugih neuspjeha u slučaju ljudskih cjepiva, ali postoje nagovještaji da virusi, bakterije i paraziti mogu evoluirati ili evoluiraju kao odgovor na cijepljenje. “Mutanti u bijegu” koji mogu izbjeći imunitet izazvan cjepivom redovito se mogu vidjeti kod mikroba koji uzrokuju hepatitis B i hripavac.
Za takve ljudske bolesti kao što su malarija, tripanosomijaza, gripa i AIDS, cjepiva je bilo teško ili nemoguće razviti jer mikrobi koji uzrokuju te bolesti toliko brzo evoluiraju. U poljoprivrednim uvjetima, cjepiva za životinje često su postala neučinkovita zbog evolucije virusa.
Kako bi to izgledalo?
Ako virus SARS-CoV-2 evoluira kao odgovor na cjepivo protiv Covida, postoji nekoliko smjerova prema kojima bi se to moglo odvijati. Najočitiji je onaj kao u slučaju s virusom gripe. Imunitet djeluje kada se antitijela ili imune stanice vežu za molekule na površini virusa. Ako se mutacije u tim molekulama na površini virusa promijene, antitijela ih se ne mogu tako čvrsto uhvatiti i virus može pobjeći. Ovaj postupak objašnjava zašto cjepivo protiv sezonske gripe treba ažurirati svake godine. Ako se dogodi nešto tako, cjepivo protiv Covida trebat će često ažurirati.
Ali evolucija bi mogla krenuti u drugim smjerovima. Na primjer, bilo bi bolje za ljudsko zdravlje ako virus razvije nevidljivi (“stealth”) način rada, možda polaganim razmnožavanjem ili skrivanjem u organima u kojima je imunitet manje aktivan. Mnogi patogeni koji uzrokuju jedva primjetne kronične infekcije krenuli su tom taktikom, tako da izbjegavaju otkrivanje jer ne uzrokuju akutnu bolest.
Opasniji put bio bi kada bi virus evoluirao na način da se replicira brže od imuniteta generiranog cjepivom. Druga bi strategija bila da virus cilja imunološki sustav i priguši imunitet izazvan cjepivom.
Mnogi mikrobi mogu preživjeti u ljudskom tijelu zbog svoje izvrsne sposobnosti da ometaju naš imunološki sustav. Ako SARS-CoV-2 posjeduje načine da čak i djelomično onemogućiti ljudski imunitet, Covid cjepivo bi moglo favorizirati mutante koji to čine još bolje.
Cjepiva otporna na evoluciju
Prije nego što se pojavio Covid, Andrew Read i David Kennedy su uspoređivali cjepiva koja nastavljaju funkcionirati s cjepivima koja su narušena razvojem patogena. Ispostavilo se da istinski otporna cjepiva na evoluciju imaju tri značajke. Prvo, ona su vrlo učinkovita u suzbijanju replikacije virusa, što zaustavlja daljnji prijenos. Bez replikacije, nema prijenosa i nema evolucije.
Drugo, cjepiva otporna na evoluciju izazivaju imunološki odgovor koji istovremeno napada nekoliko različitih dijelova mikroba. Lako je jednom dijelu virusa mutirati i pobjeći. Ali ako se odjednom napadnu mnoga mjesta, bijeg od imuniteta zahtijeva istodobno pojavljivanje mnogih zasebnih mutacija, što je gotovo nemoguće.
To je već dokazano u laboratoriju za SARS-CoV-2. Tamo je virus brzo razvio rezistenciju na antitijela koja ciljaju jedno mjesto, ali se borio da razvije rezistenciju na koktel antitijela koja ciljaju više različitih mjesta.
Treće, cjepiva otporna na evoluciju štite od svih sojeva koji cirkuliraju, tako da nijedan drugi ne može popuniti vakuum kad se uklone konkurenti.
Hoće li cjepivo biti otporno na evoluciju?
Prerano je još da bismo znali koliko od 200 cjepiva u različitim fazama razvoja ima značajke koje ih čine otpornima na evoluciju virusa. Srećom, ne trebamo čekati dok licencirano cjepivo to ne uspije otkriti. Malo dodatnog napora tijekom ispitivanja cjepiva može uvelike pomoći utvrditi hoće li cjepivo biti otporno na evoluciju.
Uzimanjem brisa ljudi koji su primili eksperimentalno cjepivo, znanstvenici mogu utvrditi do koje mjere se potiskuje razina virusa. Analizirajući genom bilo kojeg virusa kod cijepljenih ljudi, moglo bi biti moguće vidjeti evolucijski bijeg na djelu. Uzimanjem krvi cijepljenih, u laboratoriju možemo utvrditi koliko mjesta na virusu napada imunitet izazvan cjepivom.
Andrew Read i David Kennedy vjeruju da je važno razvijati ona cjepiva koja će nastaviti funkcionirati, a vjerojatno će biti dosta takvih. Cjepiva koja pružaju samo privremeno olakšanje, ljude čine ranjivima a zahtijevaju dosta vremena i novca za zamjenu. Ona također mogu negirati druga cjepiva ako se razviju virusi otporni na nekoliko cjepiva odjednom.
